移动式有毒气体监测装置系统研发

刘杰

摘要：我国电力线缆设施大多埋设在地下，但是地下环境封闭复杂，电缆隧道内部常常会积攒各种有毒有害的可燃性气体，此时巡检人员贸然进入电缆隧道，势必会造成人员伤亡。为了有效避免此类事故的发生，研制出一种移动式有毒气体检测装置，可以检测并显示电缆隧道内部的气体情况，此装置可兼容大部分移动设备，提前进入电缆隧道内，开展巡检工作前的巡检检测，汇报电缆隧道内部信息，有利于保障巡检人员的人身安全，还有利于监测电缆隧道内部环境，保障了输电线路的通畅。

关键词：电力线缆；有毒气体检测；电力巡检

在电缆隧道等封闭环境中，有可能会沉积各种有毒有害或可燃气体，如果人贸然进行管内动作，很可能会引发人身伤害或火灾事故。为避免此类事故的发生，现有的技术方案是在隧道内设置一定的气体样本采集点，通过采集固定位置的气体样本，确认封闭环境中是否存在有毒有害气体。采用这种方案可以实时的监控隧道内气体情况，但由于设置的采集点有限，采集地点之外的危险情况无法及时发现。

为了解决此问题，还可以采用人工巡检的方式，即由检测人员手持气体检测装置进入隧道，通过人带着气体检测装置实现整条隧道有毒有害气体的检测。采用这种方法虽然可以解决采集点不足的问题，但也存在检测数据不连续、检测时间有限以及可能对人身存在伤害等问题。

为此，研制一款移动式有毒气体监测装置成为保障电力巡检安全的关键。此装置可独立成为一个系统，将此装置搭载在可移动的载体上，代替人工手持或随身携带，在巡检人员进入电缆隧道之前，监测出电缆隧道内部有毒气体的浓度，从而得出能否进入巡检地点的可靠信息。

1监测装置系统功能概述

1）支持有毒气体浓度监测，以电缆隧道内常见的可燃性和有毒气体为主要监测对象，对电缆隧道内进行大范围的气体检测。

2）采用win数据传输模块，提高了数据传输的便捷性，减少因传输线缆故障导致的设备故障，加强数据传输的有效性。

3）轻便易携带，采用超轻量化材料，适用性强，支持搭载移动设备，为巡检人员的人身安全提供更可靠的保障。

4）支持终端显示有毒气体浓度，将气体浓度可视化，有利于巡检人员监测隧道时，准确得出内部气体浓度信息，记录存档。

2监测系统一体化设计

移动式有毒气体监测装置系统由三个主要系统组成，即：气体传感器系统、数据传输系统、App终端监测系统。由气体检测系统监测气体的种类，在采集气体的浓度信息后，由数据传输系统将信息传送至App终端，巡检人员可通过终端窗口查看电缆隧道内部气体分布情况，从而判断电缆隧道的信息。此装置可以依附于可移动的载体，利用运动载体代替人进入隧道检测，实现长时间的不间断气体环境检测，为电缆隧道等密闭空间管理提供有效的监测设备。

移动式有毒气体监测装置系统框图如图1所示：

2.1气体传感器系统

有毒有害气体电化学传感器一般分为：比色管、半导体传感器、电化学传感器、催化燃烧传感器、离子化检测器。本装置采用常见的电化学传感器。此类传感器由可以渗透过气体但不能渗透过液体的扩散式隔膜、酸性电解液槽（一般为硫酸或者磷酸）、工作电极、对电极、参比电极组成。

電化学传感器性能稳定、寿命长、耗电量小、分辨率可达到0.1ppm。在温度较高的电缆隧道中，也可以正常工作，工作温度可达到40～50℃，是在电缆隧道中采集有毒气体信息的重要组成元器件。

2.2数据传输系统

移动式有毒气体监测装置数据传输系统，即采用WiFi（无线）传输技术，在现有的成熟的无线传输基础上，参考气体传感器的通信协议，将有毒气体和氧气的浓度信息传送到手持终端。此过程属于气体传感器串口输出的数据配备上传感器的通讯模式，即：每隔一秒对外发送一次当前浓度值的应答。由此，通过零点电压和测试点电压来计算当前环境中被测气体的浓度，再通过算法，即：气体浓度值一气体浓度高位×256+气体浓度低位，得到可靠性高的气体浓度值。将监测数据传送至检测平台，需要遵循规范的TCP传送协议，通过串口通信与网络通信的端点，将数据流传输到终端存储器，等待终端操作进行下一步指示。

2.3APP终端监测平台

本装置支持电缆隧道内部的两种有毒气体的监测，即：一氧化碳、甲烷。通过无线传输的数据流解析出来气体数据，对比国家标准值限值，计算后得出结论，将气体浓度信息及隧道内气体状态，显示在可视化的屏幕上。当二氧化碳、一氧化碳、甲烷低于国家标准限值，氧气高于正常值状态时，显示正常，即表示该环境可提供人体所需的氧气浓度，如图2所示。

3监测装置效果测试

移动式有毒气体监测装置系统，可以搭载在可移动的载体上，实现气体数据监测的移动装置，此装置监测数据通过无线传至手持pad，对远程隧道实时监控。只需一套装置即可实现整条隧道24小时不间断监测，可大幅降低安装固定监测系统的成本，系统可以设置自动报警，无须人工长时间观测数据，有利于简化监控操作，提高工作效率，减少人力成本。测试数据见表1。

由表1可知：电缆沟隧道的巡检环境险峻的现状还在继续，为了人民的生命财产安全，为了国家电力监测的高效进行，为了我国电力事业的蓬勃发展，研制出移动式有毒气体检测装置系统是至关重要的。

4结语

电缆隧道内部的气体环境监测是决定巡检人员能否进入隧道内工作的关键一步，一旦判断出错，容易造成火灾与人员伤亡，因此研制出可以搭载在可移动的载体上的移动式有毒气体监测装置，实现对环境的全方位、实时检测，可避免大规模安装有毒气体监测系统资金浪费和监管不到位的现象，又可避免人工巡检导致人身伤害的情况，在实现气体检测的现代化管理要求下，保障城市电力系统畅通。